物理化學-傅獻彩-第零章-hyc

物理化學課程使用的教材物理化學傅獻彩沈文霞姚天揚侯文華編2006第五版高等教育出版社南京大學化學化工學院第一頁，共27頁。第二頁，共27頁。說明：我們的教學過程所使用的教案，是在南大教案的基礎上，針對我們的情況做了一些調整，有些地方改動較大，刪減比較多，有些地方添加一些例子。當然，南大的物化是物理化學的標桿之一，我們之所以選他作為教材，考慮到大多數(shù)同學要考研，考研的同學，都是抱著南大的書，所以我們就換了教材。當然，作為我們期中期末的考試，要求沒有這么高，不要求的我會在上課過程中帶上*加以說明，有些*的內容還是要講的，否則，當你復習的時候會有問題。第三頁，共27頁。緒論§0.1

物理化學的建立與發(fā)展§0.2

物理化學的目的與內容§0.3

物理化學的研究方法§0.4

物理化學課程的學習方法第四頁，共27頁?！?.1物理化學的建立與發(fā)展18世紀開始萌芽：

從燃素說到能量守恒與轉化定律。

俄國科學家羅蒙諾索夫(1711－1765)最早使用“物理化學”這一術語。МВЛомоносов第五頁，共27頁。燃素說燃素學說（ThePhlogistonTheory）是三百年前的化學家們對燃燒的解釋，他們認為火是由無數(shù)細小而活潑的微粒構成的物質實體。這種火的微粒既能同其他元素結合而形成化合物，也能以游離方式存在。大量游離的火微粒聚集在一起就形成明顯的火焰，它彌散于大氣之中便給人以熱的感覺，由這種火微粒構成的火的元素就是“燃素”。第六頁，共27頁。羅蒙諾索夫－1765.4.15)，有這樣一個故事，俄國的羅蒙諾索夫小的時候，最希望得到一本書，他是漁民的兒子。白天，他跟父親打魚，晚上，躲在板棚里看書。有一天，羅蒙諾索夫和父親在海上打魚，忽然，一陣狂風，大海掀起了巨浪，船上的帆篷被吹落了，情況十分緊急。他不顧一切，沿著搖晃的桅桿爬上去，很快把吹落的帆篷扎結實了，漁船恢復了平穩(wěn)?？耧L過去后，父親把他拉到身邊，笑瞇瞇地說：“孩子，我要獎賞你的勇敢，給你買件鹿皮上衣，好嗎？”羅蒙諾索夫搖搖頭?！澳悄阋裁茨?？”“我要買一本書，爸爸，其它我什么都不要。”“難道一件鹿皮上衣還比不上一本書？”“爸爸，我想要一本好書，什么知識都有的書。比方，天上的星星為什么會掉下來，為什么黑夜過去就是黎明……”，父親和水手們聽了，都驚奇得睜圓了眼睛。長大后，羅蒙諾索夫成了俄國著名的科學家、詩人、語言學家和歷史學家。他的科學研究范圍很廣，涉及自然科學的許多領域。在科學研究的同時，他又進行文學創(chuàng)造和語言學、歷史學研究，給后人留下了很多有價值的作品。第七頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展

1887年德國科學家W.Ostwald和荷蘭科學家J.H.van’tHoff合辦的《物理化學雜志》(德文）創(chuàng)刊。W.Ostwald(1853－1932)

J.H.van’tHoff(1852－1911)第八頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展20世紀前期迅速發(fā)展界面化學熱化學電化學化學熱力學物理化學溶液化學膠體化學化學動力學催化作用量子化學結構化學

新測試手段和新數(shù)據(jù)處理方法不斷涌現(xiàn)。

形成了許多新的分支領域，如：第九頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展20世紀中葉后發(fā)展趨勢和特點：(1)從宏觀到微觀(2)從體相到表相(4)從定性到定量(5)從單一學科到邊緣學科(6)從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究(3)從靜態(tài)到動態(tài)第十頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展

只有深入到微觀，研究分子、原子層次的運動規(guī)律，才能掌握化學變化的本質和結構與物性的關系。(1)

從宏觀到微觀宏觀(看得見的物體)介觀(納米材料)微觀(原子、分子)粒子膜絲管納米第十一頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展(2)從體相到表相

在多相系統(tǒng)中，化學反應總是在表相上進行。隨著測試手段的進步，了解表相反應的實際過程，推動表面化學和多相催化的發(fā)展。第十二頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展(3)從靜態(tài)到動態(tài)

熱力學研究方法是從靜態(tài)利用熱力學函數(shù)判斷變化的方向和限度，但無法給出變化的細節(jié)。

激光技術和分子束技術的出現(xiàn)，可以真正地研究化學反應的動態(tài)問題。

分子反應動力學已成為非?；钴S的學科。第十三頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展(4)從定性到定量

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，大大縮短了數(shù)據(jù)處理的時間，并可進行自動記錄和人工擬合。

使許多以前只能做定性研究的課題現(xiàn)在可進行定量監(jiān)測，做原位反應，如：

利用計算機還可以進行模擬放大和分子設計。第十四頁，共27頁?！?.1

物理化學的建立與發(fā)展(5)從單一學科到邊緣學科

化學學科內部及與其他學科相互滲透、相互結合，形成了許多極具生命力的邊緣學科，如：生物藥學天文醫(yī)學化學計算材料計算化學生物化學藥物化學材料化學天體化學醫(yī)用化學第十五頁，共27頁。§0.1

物理化學的建立與發(fā)展

平衡態(tài)熱力學只研究平衡態(tài)和可逆過程的系統(tǒng)，主要研究封閉系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)。(6)從平衡態(tài)的研究到非平衡態(tài)的研究

對處于非平衡態(tài)的敞開系統(tǒng)的研究更具有實際意義。自1960年以來，逐漸形成了非平衡態(tài)熱力學這個學科分支。Prigogine對非平衡態(tài)熱力學有突出貢獻，這個學科分支成為當前理論化學的研究前沿之一。第十六頁，共27頁?！?.2物理化學的目的和內容什么是物理化學?

研究所有物質系統(tǒng)的化學行為的原理、規(guī)律和方法的學科。

物理化學是化學以及在分子層次上研究物質變化的其他學科領域的理論基礎。第十七頁，共27頁?！?.2

物理化學的目的和內容什么是物理化學?化學反應原子、分子間的分離與組合熱電光磁溫度變化壓力變化體積變化化學物理學密不可分相態(tài)變化第十八頁，共27頁?！?.2

物理化學的目的和內容物理化學用物理的理論和實驗方法研究化學變化的本質與規(guī)律物理現(xiàn)象化學現(xiàn)象第十九頁，共27頁。§0.2

物理化學的目的和內容物理化學主要研究

（1）化學變化的方向和限度問題

各種因素如溫度、壓力和濃度等對化學變化的影響等。這類問題屬于化學熱力學的范疇。

（2）化學反應的速率和機理問題

外界條件如溫度、壓力、濃度和催化劑等對反應速率的影響。這屬于化學動力學的范疇。

（3）物質結構與性能之間的關系

研究這類問題有結構化學和量子化學兩個分支第二十頁，共27頁。§0.3物理化學的研究方法采用歸納法和演繹法這一對邏輯方法。按照“實踐―認識―再實踐―再認識”的形式，往復循環(huán)以至無窮。常用的研究方法有：實驗的方法、歸納和演繹的方法、模型化方法、理想化方法、假設的方法、數(shù)學的統(tǒng)計處理方法等等。第二十一頁，共27頁。§0.4物理化學課程的學習方法（1）擴大知識面，打好專業(yè)基礎（2）提高自學能力，培養(yǎng)獨立工作能力1.抓住每章重點;2.掌握主要公式的物理意義和使用條件;3.課前自學，認真做筆記，及時復習;4.注意章節(jié)之間的聯(lián)系，做到融會貫通;5.重視做習題，培養(yǎng)獨立思考的能力，檢查自己對課程內容的掌握程度。第二十二頁，共27頁。物理量=數(shù)值單位如：壓力p=101.325kPa1.物理量常用特定符號表示，該符號既包括數(shù)值又包括單位2.用物理量表示的方程式中，有加、減、比較時，要求量綱、單位相同§0.5物理量的表示及運算第二十三頁，共27頁。5.國際單位制常用的物理量：長度：m(米)質量：kg(千克)時間：s(秒)

壓力：Pa(帕斯卡)能量：J(焦耳)3.對數(shù)、指數(shù)中的變量應當是純數(shù)而不是物理量例如：ln(X/[X])、ex/[x]4.作圖、列表應當用純數(shù)§0.5物理量的表示及運算第二十四頁，共27頁。一、偏微分的物理含義二、全微分性質三、幾種常見的偏微商公式1循環(huán)關系2復合函數(shù)求導3鏈關系4倒數(shù)關系§0.6基本的數(shù)學方法和公式第二十五頁，共27頁。1、平時占30%，期中30%，期末40%。2、作業(yè)0%(周四課后)，但是如果收作業(yè)你沒做，說明你懂了。那么沒做作業(yè)就忽略了。做了作業(yè)還不會。。。3、平時的30%怎么來？隨堂考試。比如：今天熱力學就要結課了，我還有10分鐘的時間，那么大家做